周強(qiáng) 殷海兵

【摘 要】目前，共享自行車在全國(guó)各地興起，對(duì)居民出行有很大幫助，隨著國(guó)人生活水平的提高，共享電動(dòng)單車的普及勢(shì)在必行，但由于充電、停放、成本等問(wèn)題限制了規(guī)模發(fā)展，本文主要分析了共享電動(dòng)車面臨的問(wèn)題，而后提出了相應(yīng)的解決方法。

【關(guān)鍵詞】共享電動(dòng)車；充電樁；停車樁；路燈；充電接口

中圖分類號(hào)： U469.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）01-0178-002

【Abstract】At present， the rise of shared bicycles in all parts of the country is very helpful to residents' travel. With the improvement of people's living standards， the popularity of shared electric bicycles is imperative， but the problems such as charging， parking and cost limit the scale Development，this paper analyzes the problems faced by the shared electric vehicles， and then put forward the corresponding solutions.

【Key words】Shared electric vehicles；Charging pile；Parking pile；Street lamp；Charging interface

0 前言

目前，公共自行車在全國(guó)各地興起，對(duì)居民出行有很大幫助，隨著國(guó)人生活水平的提高，共享電動(dòng)單車的研制勢(shì)在必行，共享電動(dòng)單車尤其適合大城市大人流量的地區(qū)，能進(jìn)一步緩解城市擁堵，保護(hù)環(huán)境，同時(shí)為居民提供更便利的出行方式?，F(xiàn)有共享電動(dòng)單車的充電類型主要有兩種：一種是運(yùn)營(yíng)公司隨時(shí)為電動(dòng)車換蓄電池；另一種是采用固定的充電樁，但需要使用者還車后手動(dòng)將電動(dòng)車的充電插頭插入充電樁，并派專人時(shí)刻檢查。這兩種方案的缺點(diǎn)是充電不夠靈活，效率低，且第二種方案充電樁內(nèi)部沒(méi)有蓄電池，電網(wǎng)停電后整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。現(xiàn)有共享電動(dòng)單車的停放方式主要有三種：一是，有專人值守的網(wǎng)點(diǎn)，負(fù)責(zé)更換電車和電動(dòng)車存放管理；二是，有指定停車區(qū)域，區(qū)域內(nèi)無(wú)任何設(shè)備，是通過(guò)車子自身的定位來(lái)判斷是否在指定停放區(qū)，后續(xù)會(huì)有工作人員取走。三是，采用停車樁停放。對(duì)于第一種方案，投入網(wǎng)點(diǎn)太少，對(duì)使用者并不便利，因?yàn)榫W(wǎng)點(diǎn)投入大，占地大，在繁華地段尤其如此；對(duì)于第二種方案，實(shí)際運(yùn)營(yíng)中定位并不靈敏準(zhǔn)確，而且增加了工作量；第三種方案中提到的停車樁在實(shí)際使用中增加了用戶的尋找時(shí)間。

1 共享電動(dòng)車的充電問(wèn)題

本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)有共享電動(dòng)單車充電方式的分析提出一種新的充電方式。既將變流器集成到停車樁，同時(shí)在共享電動(dòng)車的鎖板下方設(shè)置正負(fù)極充電插板，當(dāng)使用者在停車時(shí)充電插板自動(dòng)插入到充電接口，不需使用者額為操作，與共享單車的使用方法相同，降低了使用者的學(xué)習(xí)成本。另外，在電動(dòng)車正負(fù)受電插片后部設(shè)有反向二極管等保護(hù)電路，防止正負(fù)極短路，保證了安全性。其結(jié)構(gòu)如圖1所示：

變流器單元包括市電接入電路、高頻變換電路、整流濾波電路、充電輸出電路。其中高頻變換電路采用先整流再高頻逆變的方式，逆變電路采用全控橋，PWM波發(fā)生芯片（脈寬調(diào)制芯片）產(chǎn)生PWM波，經(jīng)隔離驅(qū)動(dòng)電路加在全控橋上，控制IGBT導(dǎo)通與關(guān)斷。變流器由控制器內(nèi)部算法結(jié)合監(jiān)測(cè)單元實(shí)現(xiàn)四階段智能充電，分別為涓流充電、大電流恒流充電、恒壓充電、浮充。其中，如果蓄電池在剛開(kāi)始充電時(shí)已是深度放電狀態(tài)， 為了防止對(duì)蓄電池充電電流的過(guò)大， 造成熱失控，用穩(wěn)定的小電流對(duì)蓄電池進(jìn)行涓流充電，在涓流充電階段， 電池的電壓開(kāi)始緩慢上升， 當(dāng)電池的電壓上升到能承受大電流充電的閥值U1時(shí)， 則進(jìn)入大電流恒流充電，若開(kāi)始充電時(shí)蓄電池電壓大于閥值U1，則直接進(jìn)行大電流恒流充電；在恒流充電模式下，當(dāng)電池電壓上升至恒壓充電閥值U2時(shí)， 則轉(zhuǎn)入恒壓充電，這時(shí)充電電流逐漸減小， 當(dāng)電流下降至設(shè)定閥值I時(shí)， 自動(dòng)轉(zhuǎn)入浮充階段；浮充階段主要用來(lái)補(bǔ)充蓄電池自放電所消耗的能量， 當(dāng)充電電壓達(dá)到U3 時(shí)， 此時(shí)標(biāo)志著充電過(guò)程結(jié)束。其原理圖如圖2所示：

2 共享電動(dòng)車的停放問(wèn)題

對(duì)于共享電動(dòng)單車的停放問(wèn)題，本文提出了一種新的方式。把停車樁與路燈有機(jī)融合在一起，由路燈線路為圓形停車樁供電，因?yàn)橥＼嚇陡髟骷碾娔軜O少，所以總體負(fù)載在線路承受范圍內(nèi)。每個(gè)停車樁有兩套停車系統(tǒng)，共用一個(gè)控制器和電源模塊，可停放兩輛共享單車，分別在路燈前后各一輛。具體操作方法是：停車樁做成圓盤(pán)狀，且卡扣在路燈桿上，所有元器件安裝在停車樁內(nèi)部，由路燈線路供電。整流電路將交流電變?yōu)橹绷麟姙楦髟骷╇?，為電?dòng)車蓄電池和停車樁蓄電池充電，當(dāng)路燈線路因故障斷電時(shí)，由停車樁蓄電池為停車樁供電，保證能完成最基本的借車還車功能。停車樁內(nèi)部集成NB-lot無(wú)線通訊模塊，實(shí)現(xiàn)各停車樁之間的組網(wǎng)，使用戶在顯示屏上就能查詢附近停車樁的停車情況，并能與云服務(wù)器實(shí)時(shí)聯(lián)系。停車樁上設(shè)置兩套LED燈，分別安裝在停車樁的前后方，當(dāng)有車時(shí)為綠色閃耀，無(wú)車時(shí)為紅色閃耀，使用戶在夜晚能通過(guò)燈光的顏色判斷遠(yuǎn)方是否有車或停車位。在停車樁兩側(cè)的道路上安裝停車卡槽，卡槽內(nèi)有壓力傳感器，若停車時(shí)車子并未準(zhǔn)確的放入停車卡槽，則控制器不予還車，同時(shí)啟動(dòng)語(yǔ)音模塊加以提醒，目的是防止車子阻擋人行道。其原理圖如圖3所示。

3 總結(jié)

未來(lái)共享電動(dòng)車的發(fā)展方向必然是更加便捷、智能。本文提出的直插式充電接口，不需騎行人員額外操作，簡(jiǎn)單實(shí)用，制作成本低。把變流器設(shè)置在充電樁內(nèi)部，而非由共享電動(dòng)車攜帶，采用整流、高頻逆變、再整流的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能為共享電動(dòng)車蓄電池提供可變的穩(wěn)定的直流電。通過(guò)控制器和監(jiān)測(cè)單元實(shí)現(xiàn)四階段智能充電，保護(hù)蓄電池的同時(shí)提高充電速度。同時(shí)，充分利用了路燈線路的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)路燈線路為停車樁供電，城市中路燈隨處可見(jiàn)，且間距合理，將停車樁安裝在路燈上可降低用戶尋找車子的難度；停車卡槽的設(shè)計(jì)防止了車子阻擋人行道的情況；采用NB-lot無(wú)線通訊模塊實(shí)現(xiàn)各停車樁之間的組網(wǎng)，使用戶在顯示屏上就能查詢附近停車樁的停車情況，并能與云服務(wù)器實(shí)時(shí)聯(lián)系； LED燈不同顏色頻閃的設(shè)計(jì)使用戶在夜晚能判斷遠(yuǎn)方是否有車或停車位。

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